materiaaldempering

Materiaaldemping is de eigenschap van materialen om mechanische energie die in trillingen wordt toegevoerd, te dissiperen als warmte. Deze demping vermindert de amplitude van trillingen en verbetert de stabiliteit en het comfort van systemen en structuren. Demping kan inherent aan het materiaal zijn (interne demping) of het gevolg zijn van de combinatie van materiaal, interfaces en verbindingen.

Demping ontstaat door diverse mechanismen. Bij visco-elastische materialen vindt energieverlies plaats door tijdvertraging en kunststof vervorming. Andere bronnen zijn dislocatiebewegingen en intrinsic friction in metaal, grain-boundary sliding in keramiek, faseovergangen bij temperatuurveranderingen, en energieverlies door contact- en wrijvingskrachten op interfaces. In hybride systemen kunnen afscherminglagen of dempende adhesies extra demping leveren. De totale demping is vaak frequency- en temperatuurafhankelijk en kan worden afgestemd door materiaalkeuze en samenstellingen.

Demping wordt gekwantificeerd met parameters zoals dempingsratio (zeta), verliesfactor (eta) en kwaliteitfactor (Q). Meetmethoden omvatten dynamische mechanische analyse (DMA), trillings- en frequentieresponsmetingen, en vrije vervaltesten. Bij ontwerp is belangrijk hoe de demping varieert met frekwentie, temperatuur en belastingniveau. Demping kan ook afhankelijk zijn van veroudering en omgevingscondities.

Materialen variëren in demping. Polymerien en visco-elastische lagen leveren doorgaans hogere demping dan metalen, die vaak lagere dempingswaarden vertonen maar kunnen worden verhoogd door microstructuur of combinaties met dempende lagen. Composieten en metamaterialen kunnen doelgerichte demping exemplaris maken voor specifieke frequenties.

Toepassingen bevinden zich in trillingsisolatie, antivibratiesystemen, voertuig- en machineonderdelen, bouw- en infrastructurele systemen, en akoestische toepassingen. Ontwerpers streven naar een balans tussen demping en sterkte, stijfheid en gewicht, onder invloed van omgevingsomstandigheden en lange termijn prestaties.